高温下含硅气相介质与多壁碳纳米管的作用机理

编号：NMJS03015

篇名：高温下含硅气相介质与多壁碳纳米管的作用机理

作者：罗明； 李亚伟； 桑绍柏； 金胜利； 赵雷；

关键词：多壁碳纳米管； 硅源； 涂层； 碳化硅纳米线；

机构： 武汉科技大学耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地；

摘要： 采用单质硅粉、铝粉和二氧化硅微粉(Al+SiO2),以及硅粉和二氧化硅微粉(Si+SiO2)作为3种不同硅源,在埋碳床中于1 000～1 500℃处理多壁碳纳米管(multi-walled carbon nanotubes,MWCNTs),研究了不同含硅气相介质与MWCNTs的作用机理。结果表明:不同温度条件下以Si为硅源时,Si(g)分压最高;Si+SiO2为硅源时SiO(g)分压最高;而以Al+SiO2为硅源时,SiO(g)和Si(g)分压均最低。硅源决定了含硅气相介质与MWCNTs的作用机理:以Si为硅源时,Si(g)在MWCNTs表面反应并沉积,使得MWCNTs在1 400℃处理后表面出现2～4 nm厚的SiC涂层,在1 500℃时,大部分MWCNTs转化为实心SiC纳米线;以Si+SiO2为硅源时,SiO(g)不断沉积,1 300℃处理后MWCNTs表面出现了无定形SiO2涂层,随处理温度升高,涂层厚度增加。在上述沉积过程中,含硅气相介质在MWCNTs顶端催化剂Ni中不断发生溶解反应并形成纳米SiC晶粒。